طاقة بديلة لمنزل خاص

بالنسبة لأصحاب المنازل الخاصة ، هناك فرصة لتقليل فواتير المرافق بشكل كبير أو عدم استخدام خدمات التدفئة والكهرباء والغاز على الإطلاق. يمكنك حتى توفير مزرعة كبيرة وبيع الفائض إذا كنت ترغب في ذلك. هذا حقيقي وقد فعل البعض ذلك بالفعل. لهذا ، يتم استخدام مصادر الطاقة البديلة.

يمكن أن توفر مصادر الطاقة البديلة جميع الاحتياجات

من أين يمكنك الحصول على الطاقة وبأي شكل

في الواقع ، الطاقة ، بشكل أو بآخر ، عمليا في كل مكان في الطبيعة - الشمس ، الرياح ، الماء ، الأرض - الطاقة موجودة في كل مكان. المهمة الرئيسية هي استخراجها من هناك. تقوم البشرية بذلك منذ أكثر من مائة عام وحققت نتائج جيدة. في الوقت الحالي ، يمكن لمصادر الطاقة البديلة أن تزود المنزل بالحرارة والكهرباء والغاز والماء الدافئ. علاوة على ذلك ، لا تتطلب الطاقة البديلة أي مهارات أو معرفة إضافية. يمكنك أن تفعل كل شيء لمنزلك بيديك. إذن ما الذي يمكن عمله:

• استخدم الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء أو لتسخين المياه - لتسخين المياه المنزلية أو للتدفئة ذات درجة الحرارة المنخفضة (الألواح الشمسية والمجمعات).
• تحويل طاقة الرياح إلى كهرباء (توربينات الرياح).
• تدفئة المنزل باستخدام المضخات الحرارية ، مع أخذ الحرارة من الهواء والأرض والمياه (مضخات الحرارة).
• الحصول على الغاز من مخلفات الحيوانات الداجنة والدواجن (مصانع الغاز الحيوي).
  

  الطاقة البديلة هي وسيلة لتوفير احتياجاتك الخاصة بشكل مستقل

جميع مصادر الطاقة البديلة قادرة على تلبية الاحتياجات البشرية بالكامل ، لكن هذا يتطلب استثمارات كبيرة جدًا و / ومساحات كبيرة جدًا. لذلك ، من الحكمة إنشاء نظام مشترك: لتلقي الطاقة من مصادر بديلة ، وإذا كان هناك نقص ، "الحصول عليها" من الشبكات المركزية.

استخدام الطاقة الشمسية

يعتبر الإشعاع الشمسي من أقوى مصادر الطاقة البديلة للمنزل. هناك نوعان من التركيبات الخاصة بتحويل الطاقة الشمسية:

• الألواح الشمسية توليد التيار الكهربائي
• تقوم مجمعات الطاقة الشمسية بتسخين الماء.
  

  يمكن استخدام الطاقة الشمسية لتسخين المياه أو توليد الكهرباء

لا تظن أن المنشآت تعمل فقط في الجنوب وفقط في الصيف. انهم يعملون بشكل جيد في الشتاء أيضا. في الطقس الصافي مع تساقط الثلوج ، يكون إنتاج الطاقة أقل قليلاً فقط من الصيف. إذا كانت منطقتك بها عدد كبير من الأيام الصافية ، فيمكنك استخدام تقنية مماثلة.

الألواح الشمسية

يتم تجميع الخلايا الشمسية من المحولات الكهروضوئية ، والتي يتم تصنيعها على أساس المعادن ، والتي ، تحت تأثير أشعة الشمس ، تنبعث الإلكترونات - تولد تيارًا كهربائيًا. للاستخدام الخاص ، يتم استخدام محولات السيليكون الضوئية. حسب هيكلها ، فهي أحادية البلورة (مصنوعة من بلورة واحدة) ومتعددة البلورات (العديد من البلورات). تتميز الأحادية البلورية بكفاءة أعلى (13-25٪ اعتمادًا على الجودة) وعمر خدمة أطول ، لكنها أغلى ثمناً. تولد الكريستالات كهرباء أقل (9-15٪) وتفشل بشكل أسرع ، لكن سعرها أقل.

هذا هو محول ضوئي متعدد الكريستالات.يجب التعامل معها بعناية - فهي هشة للغاية (أحادية البلورية أيضًا ، ولكن ليس بنفس الدرجة)

تجميع البطارية الشمسية DIY ليس بالأمر الصعب. أولاً ، تحتاج إلى شراء كمية معينة من خلايا السيليكون الشمسية (يعتمد المبلغ على الطاقة المطلوبة). في أغلب الأحيان ، يتم شراؤها على منصات التداول الصينية مثل Aliexpress. ثم الإجراء بسيط:

• اصنع إطارًا (من ألواح خشبية أو زوايا معدنية). قم بتثبيت ركيزة عليه. شفاف - زجاج ، زجاج شبكي (بولي كربونات متآلف) - إذا كانت البطارية الشمسية معلقة على النافذة ، وغير شفافة (خشب رقائقي ، مطلي باللون الأبيض) ، إذا لم تقم بتثبيت البطارية على السطح.
• قم بتوصيل الخلايا ببطارية واحدة (بالتوازي) باستخدام موصلات الألمنيوم. يمكن لحام الموصلات مباشرة باللوحات (تكلفتها أكثر قليلاً) أو عليك شرائها بشكل منفصل ثم لحامها بنفسك.
• يجب أن تكون البطارية النهائية محكمة الغلق. إنه مملوء براتنج الإيبوكسي أو يتم لصقه بفيلم EVA خاص. عند الختم ، من الضروري التأكد من عدم وجود فراغات - فقاعات هواء. إنها تقلل بشكل كبير من أداء البطارية ، لذلك نقوم بطردها بعناية.
  

  هذه بطارية شمسية جاهزة

بضع كلمات حول لماذا يجب طلاء الركيزة الخاصة باللوحة الشمسية (البطارية) باللون الأبيض. تتراوح درجة حرارة التشغيل لرقائق السيليكون من - 40 درجة مئوية إلى + 50 درجة مئوية. يؤدي التشغيل في درجات حرارة أعلى أو منخفضة إلى تعطل سريع للمكونات. على السطح ، في الصيف ، في الداخل ، يمكن أن تكون درجة الحرارة أعلى بكثير من + 50 درجة مئوية. لذلك ، هناك حاجة إلى اللون الأبيض - حتى لا يسخن السيليكون.

تجميع الطاقة الشمسية

يمكن استخدام مجمعات الطاقة الشمسية لتسخين الماء أو الهواء. أين توجه المياه المسخنة بواسطة الشمس - إلى صنابير الماء الساخن أو إلى نظام التدفئة - أنت تختار بنفسك. فقط التدفئة ستكون منخفضة الحرارة - ما هو مطلوب للأرضية الدافئة. ولكن حتى لا تعتمد درجة الحرارة في المنزل على الطقس ، يجب جعل النظام زائداً عن الحاجة بحيث يتم ، إذا لزم الأمر ، توصيل مصدر حرارة آخر أو تبديل المرجل إلى مصدر طاقة آخر.

مجمعات الطاقة الشمسية الأنبوبية الأكثر شيوعًا

هناك ثلاثة أنواع من مجمعات الطاقة الشمسية: مسطحة وأنبوبية وهوائية. الأكثر شيوعًا هي الأنبوبية ، لكن للآخرين أيضًا الحق في الوجود.

بلاستيك مسطح

تم دمج لوحين - أسود وشفاف - في جسم واحد. يوجد خط أنابيب نحاسي على شكل ثعبان بينهما. ترتفع درجة حرارة اللوحة المظلمة السفلية من الشمس. يتم تسخين النحاس منه ، ومنه يمر الماء عبر المتاهة. هذه الطريقة في استخدام مصادر الطاقة البديلة ليست الأكثر كفاءة ، ولكنها جذابة لأنها سهلة التنفيذ للغاية. وهكذا ، يمكنك تسخين الماء فيها حوض السباحة... سيكون من الضروري فقط ربط الإمداد (باستخدام مضخة الدوران). بنفس الطريقة ، يمكنك تسخين المياه في حاويات دش الصيف أو استخدامه للاحتياجات المنزلية. عيب هذه التركيبات هو انخفاض الكفاءة والإنتاجية. يستغرق الأمر وقتًا طويلاً أو عددًا كبيرًا من المجمعات المسطحة لتسخين كمية كبيرة من الماء.

مجمع الطاقة الشمسية المسطح

جامعي أنبوبي

هذه هي أنابيب زجاجية - مفرغة أو متحدة المحور - يتدفق من خلالها الماء. يسمح نظام خاص بأقصى تركيز للحرارة في الأنابيب ، والتي تنتقل إلى الماء المتدفق من خلالها.

يمكن أن تكون المجمعات الأنبوبية مفرغة وريشة

يجب أن يحتوي النظام على خزان تخزين يتم فيه تسخين الماء. يتم توفير دوران الماء في النظام بواسطة مضخة. لا يمكنك صنع مثل هذه الأنظمة بمفردك - صنع الأنابيب الزجاجية بيديك يمثل مشكلة وهذا هو العيب الرئيسي. جنبا إلى جنب مع السعر المرتفع ، فإنه يعيق التبني الواسع لمصدر الطاقة هذا للمنزل.والنظام نفسه فعال للغاية ، فهو يتواءم مع تسخين الماء لإمداد الماء الساخن بضجة كبيرة ويقدم مساهمة جيدة في التدفئة.

مخطط تنظيم التدفئة وإمدادات المياه الساخنة بسبب مصادر الطاقة البديلة - باستخدام مجمعات الطاقة الشمسية

جامعي الهواء

في بلادنا ، هم نادرون للغاية وعبثا. إنها بسيطة ، يمكنك صنعها بنفسك بسهولة. العيب الوحيد هو أن هناك حاجة إلى مساحة كبيرة: يمكنهم احتلال الجدار الجنوبي (الشرقي ، الجنوبي الشرقي) بأكمله. النظام مشابه جدًا للمجمعات المسطحة - اللوحة السفلية السوداء ، والجزء العلوي الشفاف ، لكنها تسخن الهواء مباشرة ، والذي يتم دفعه (بواسطة مروحة) أو توجيهه بشكل طبيعي إلى الغرفة. على الرغم من الرعونة الظاهرة ، يمكن بهذه الطريقة تدفئة الغرف الصغيرة خلال ساعات النهار ، بما في ذلك الغرف الفنية أو غرف المرافق: المرائب، أكواخ صيفية ، حظائر للماشية.

جهاز مشعب الهواء

مصدر بديل للطاقة مثل الشمس يمنحنا الدفء ، لكن معظمه لا يذهب إلى أي مكان. إن الحصول على حصة صغيرة منه واستخدامه للاحتياجات الشخصية هي المهمة التي تحلها جميع هذه الأجهزة.

توربينات الرياح

مصادر الطاقة البديلة جيدة لأنها تتعلق في الغالب بالموارد المتجددة. ربما الرياح الأكثر أبدية. ما دام هناك جو وشمس ، فهناك أيضًا رياح. ربما لفترة قصيرة سيكون الهواء ساكنًا ، لكن ليس لفترة طويلة. استخدم أسلافنا طاقة الرياح في المطاحن ، وحوّلها الإنسان المعاصر إلى كهرباء. كل ما هو مطلوب لهذا:

• برج مثبت في مكان عاصف ؛
• مولد بشفرات ملحقة به ؛
• بطارية التخزين ونظام توزيع التيار الكهربائي.

يمكن بناء أي برج من أي مادة. بطارية التخزين هي بطارية ، لا يمكنك التفكير في أي شيء هنا ، ولكن اختيار مكان توفير الكهرباء هو اختيارك. يبقى فقط لصنع مولد. يمكن أيضًا شراؤها جاهزة ، لكن من الممكن جدًا إخراجها من محرك من الأجهزة المنزلية - غسالة ، مفك براغي ، إلخ. سوف تحتاج إلى مغناطيس نيوديميوم وراتنج إيبوكسي ، مخرطة.

مخطط تزويد منزل خاص بالكهرباء من مصادر الطاقة البديلة (مولد الرياح والألواح الشمسية)

على دوار المحرك ، نحتفل بأماكن تثبيت المغناطيس. يجب أن تكون متساوية البعد عن بعضها البعض. نحن نطحن الدوار للمحرك المحدد ، وتشكيل "مقاعد". يجب إمالة الجزء السفلي من التجويف قليلاً بحيث يميل سطح المغناطيس. يتم لصق المغناطيسات على الأماكن المنحوتة على الأظافر السائلة ، وهي مملوءة براتنج الإيبوكسي. ثم يصبح السطح أملس بورق الصنفرة. بعد ذلك ، تحتاج إلى إرفاق الفرش التي ستزيل التيار. وهذا كل شيء ، يمكنك تجميع وتشغيل مولد الرياح.

هذه التركيبات فعالة للغاية ، لكن قوتها تعتمد على العديد من العوامل: شدة الرياح ، ومدى صحة المولد ، ومدى فعالية إزالة فرق الجهد بواسطة الفرشاة ، وموثوقية التوصيلات الكهربائية ، إلخ.

مضخات حرارية للتدفئة المنزلية

تستخدم المضخات الحرارية جميع مصادر الطاقة البديلة المتاحة. يأخذون الحرارة من الماء والهواء والتربة. بكميات صغيرة ، هذه الحرارة موجودة حتى في فصل الشتاء ، لذلك تجمعها المضخة الحرارية وتعيد توجيهها لتدفئة المنزل.

تستخدم المضخات الحرارية أيضًا مصادر طاقة بديلة - الحرارة من الأرض والماء والهواء

مبدأ التشغيل

لماذا تعتبر المضخات الحرارية جذابة للغاية؟ حقيقة أنك استهلكت 1 كيلوواط من الطاقة لضخها ، في أسوأ الأحوال ، ستحصل على 1.5 كيلو واط من الحرارة ، ويمكن أن تعطي أكثر التطبيقات نجاحًا ما يصل إلى 4-6 كيلو واط. وهذا لا يتعارض بأي حال من الأحوال مع قانون الحفاظ على الطاقة ، لأن الطاقة تنفق ليس للحصول على الحرارة ، ولكن ليس على ضخها. لذلك لا توجد تناقضات.

دائرة المضخات الحرارية لاستخدام مصادر الطاقة البديلة

تحتوي المضخات الحرارية على ثلاث دوائر عمل: اثنتان خارجيتان وداخليتان بالإضافة إلى المبخر والضاغط والمكثف يعمل المخطط على النحو التالي:

• يدور سائل التبريد في الحلقة الأولى ، والتي تزيل الحرارة من المصادر منخفضة الإمكانات. يمكن غمرها في الماء ، أو دفنها في الأرض ، أو يمكن أن تأخذ الحرارة من الهواء. أعلى درجة حرارة تم الوصول إليها في هذه الدائرة هي حوالي 6 درجات مئوية.
• يدور وسط تسخين مع نقطة غليان منخفضة جدًا (عادة 0 درجة مئوية) في الدائرة الداخلية. عندما يتم تسخين المبرد ، فإنه يتبخر ، ويدخل البخار إلى الضاغط ، حيث يتم ضغطه إلى ضغط مرتفع. أثناء الضغط ، يتم توليد الحرارة ، ويتم تسخين أبخرة المبردات إلى متوسط ​​درجة حرارة + 35 درجة مئوية إلى +65 درجة مئوية.
• في المكثف ، تنتقل الحرارة إلى المبرد من الدائرة الثالثة - التسخين -. تتكثف أبخرة التبريد ثم تدخل المبخر. ثم تتكرر الدورة.

من الأفضل عمل دائرة التدفئة على شكل أرضية دافئة. درجات الحرارة هي الأنسب لهذا. سيتطلب نظام الرادياتير عددًا كبيرًا جدًا من الأقسام ، وهو أمر قبيح وغير مربح.

المصادر البديلة للطاقة الحرارية: أين وكيف تحصل على الحرارة

لكن أكبر الصعوبات ناتجة عن جهاز الدائرة الخارجية الأولى ، التي تجمع الحرارة. نظرًا لأن المصادر منخفضة الإمكانات (هناك القليل من الحرارة في الأسفل) ، يلزم مساحات كبيرة لتجميعها بكميات كافية. هناك أربعة أنواع من الخطوط العريضة:

• مواسير مع سائل تبريد موضوعة في الماء في حلقات. يمكن أن يكون الخزان أي شيء - نهر ، بركة ، بحيرة. الشرط الرئيسي هو أنه لا ينبغي أن يتجمد حتى في أشد الصقيع. تعمل المضخات التي تضخ الحرارة خارج النهر بشكل أكثر كفاءة ؛ يتم نقل حرارة أقل بكثير في المياه الراكدة. مصدر الحرارة هذا هو الأسهل في التنفيذ - لرمي الأنابيب وربط الحمل. فقط فرص التلف العرضي عالية.
  

  أسهل طريقة لعمل مجال حراري في الماء

• الحقول الحرارية مع الأنابيب المدفونة تحت عمق التجمد. في هذه الحالة ، هناك عيب واحد فقط - كميات كبيرة من أعمال الحفر. علينا إزالة التربة على مساحة كبيرة ، وحتى على عمق صلب.
  

  حجم كبير من أعمال الحفر

• استخدام درجات الحرارة الجوفية. يتم حفر عدد من الآبار العميقة ، ويتم إنزال دائرة التبريد فيها. الشيء الجيد في هذا الخيار هو أنه يتطلب مساحة صغيرة ، لكن ليس من الممكن دائمًا الحفر لأعماق كبيرة ، وتكلف خدمات الحفر الكثير. يمكنك ، مع ذلك ، اصنع جهاز حفر بنفسكلكن المهمة لا تزال غير سهلة.
  

  تتطلب الآبار مساحة أقل

• استخلاص الحرارة من الهواء. هذه هي الطريقة التي تعمل بها مكيفات الهواء مع إمكانية التسخين - فهي تمتص الحرارة من الهواء "الخارجي". حتى في درجات الحرارة تحت الصفر ، تعمل هذه الوحدات ، على الرغم من أنها ليست "عميقة" للغاية - حتى -15 درجة مئوية. لجعل العمل أكثر كثافة ، يمكنك استخدام الحرارة من أعمدة التهوية. رمي القليل من الماء مع سائل التبريد وضخ الحرارة من هناك
  

  المضخة الحرارية الأكثر إحكاما ، ولكنها أيضًا الأكثر استقرارًا ، تأخذ الحرارة من الهواء

العيب الرئيسي للمضخات الحرارية هو ارتفاع سعر المضخة نفسها ، وتركيب حقول تجميع الحرارة ليس رخيصًا. في هذه الحالة ، يمكنك توفير المال عن طريق صنع المضخة بنفسك وكذلك وضع الدائرة بيديك ، لكن المبلغ سيظل كبيرًا. الميزة الإضافية هي أن التدفئة ستكون غير مكلفة وسيعمل النظام لفترة طويلة.

النفايات إلى الدخل: مصانع الغاز الحيوي

جميع مصادر الطاقة البديلة ذات أصل طبيعي ، ولكن يمكنك فقط الحصول على فوائد مضاعفة من نباتات الغاز الحيوي. يعالجون فضلات الحيوانات الداجنة والدواجن. نتيجة لذلك ، يتم الحصول على كمية معينة من الغاز ، والتي ، بعد تنقيتها وإزالة الرطوبة ، يمكن استخدامها للغرض المقصود منها. يمكن بيع النفايات المعاد تدويرها المتبقية أو استخدامها في الحقول لزيادة الغلة - سماد فعال وآمن للغاية.

يمكن أيضًا الحصول على الطاقة من السماد الطبيعي ، ليس فقط في صورة نقية ، ولكن في شكل غاز

باختصار عن التكنولوجيا

يحدث تكوين الغاز أثناء التخمير ، وتشارك البكتيريا التي تعيش في السماد في ذلك. نفايات أي من المواشي والدواجن مناسبة لإنتاج الغاز الحيوي ، لكن روث الماشية هو الأمثل. بل إنه يضاف إلى بقية نفايات "العجين المخمر" - فهو يحتوي بالضبط على البكتيريا اللازمة للمعالجة.

لتهيئة الظروف المثلى ، يلزم وجود بيئة لاهوائية - يجب أن يتم التخمير بدون أكسجين. لذلك ، المفاعلات الحيوية الفعالة عبارة عن حاويات مغلقة. لجعل العملية أكثر نشاطًا ، من الضروري الخلط المنتظم للكتلة. في المنشآت الصناعية ، لهذا الغرض ، يتم تركيب أدوات تقليب بمحركات كهربائية ، وفي مصانع الغاز الحيوي محلية الصنع ، عادة ما تكون هذه الأجهزة ميكانيكية - من عصا بسيطة إلى أدوات تحريك ميكانيكية "تعمل" يدويًا.

رسم تخطيطي لنباتات الغاز الحيوي

يشترك نوعان من البكتيريا في تكوين الغاز من السماد: أليف الوسيط والحرارة. الميزوفيليك نشطة في درجات حرارة من + 30 درجة مئوية إلى +40 درجة مئوية ، محبة للحرارة - عند + 42 درجة مئوية إلى + 53 درجة مئوية. تعمل البكتيريا المحبة للحرارة بشكل أكثر كفاءة. في ظل الظروف المثالية ، يمكن أن يصل إنتاج الغاز من 1 لتر من المساحة الصالحة للاستخدام إلى 4-4.5 لترًا من الغاز. لكن الحفاظ على درجة حرارة 50 درجة مئوية في المصنع أمر صعب ومكلف للغاية ، على الرغم من أن التكاليف مبررة.

قليلا عن التصاميم

أبسط مصنع للغاز الحيوي هو أسطوانة بغطاء ومحرض. يوجد مخرج في الغطاء لتوصيل خرطوم يدخل الغاز من خلاله الخزان. لن تحصل على الكثير من الغاز من هذا الحجم ، لكنه سيكون كافيًا لشعل واحد أو اثنين من الغاز.

يمكن الحصول على كميات أكثر خطورة من مخبأ تحت الأرض أو فوق الأرض. إذا كنا نتحدث عن مخبأ تحت الأرض ، فهو مصنوع من الخرسانة المسلحة. يتم فصل الجدران عن الأرض بطبقة من العزل الحراري ، ويمكن تقسيم الحاوية نفسها إلى عدة أقسام ، حيث تتم المعالجة مع تغيير الوقت. نظرًا لأن الثقافات المتوسطة تعمل عادةً في ظل هذه الظروف ، فإن العملية برمتها تستغرق من 12 إلى 30 يومًا (تتم معالجة الثقافات المحبة للحرارة في 3 أيام) ، لذلك من المستحسن تغيير الوقت.

مخطط مصنع الغاز الحيوي القبو

يدخل السماد من خلال قبو التحميل ، ومن الجانب الآخر يتم عمل فتحة تفريغ ، حيث يتم أخذ المواد الخام المصنعة. القبو غير مملوء بالكامل بالمزيج الحيوي - حوالي 15-20٪ من المساحة تبقى خالية - يتراكم الغاز هنا. لتصريفها ، يتم إدخال أنبوب في الغطاء ، ويتم إنزال الطرف الآخر منه في سدادة ماء - وعاء مملوء جزئيًا بالماء. وبالتالي ، يتم تجفيف الغاز - يتم تنظيفه بالفعل في الجزء العلوي ، ويتم تفريغه باستخدام أنبوب آخر ويمكن عصره بالفعل للمستهلك.

يمكن للجميع استخدام مصادر الطاقة البديلة. يصعب على أصحاب الشقق القيام بذلك ، ولكن في منزل خاص ، يمكنك على الأقل تنفيذ جميع الأفكار. حتى أن هناك أمثلة حقيقية على ذلك. يلبي الناس بشكل كامل احتياجاتهم الخاصة والاقتصاد الكبير.